孤岛交直流混合微电网群分层协调控制

针对孤岛运行的交直流混合微电网群提出分层协调控制策略。首先设计分布式发电单元(DPDG)与储能单元底层控制,自适应调节交流子网频率与直流子网电压,保证各交、直流子网的独立稳定运行。同时考虑到直流子网中恒功率负荷(CPL)的影响,进一步对各DPDG单元设计P-V~2改进下垂控制,减小传统下垂控制产生的直流母线电压偏差。进而考虑各储能单元充放电能力不同,设计基于荷电状态(SOC)的动态一致均衡控制,确保储能子网协调优化运行。然后基于直流子网电压和交流子网频率信号,构造功率自治级、功率互济级和储能平衡级三级控制切换策略,实现子网间功率互助并减少系统的功率损耗。最后基于Matlab/Simulink搭建了混合微电网群仿真模型对所提控制策略进行了验证。     

基于交流信号注入的混合微电网功率均衡策略

实现微电网间功率精准与高效的分配是混合微电网的重要控制目标,但由于线路阻抗、负载及低速通信的存在,传统下垂控制难以同时解决混合微电网间的功率均衡及接口变换器间的循环功率问题。提出一种基于低频低幅值交流信号注入的混合微电网功率均衡控制策略,在公共直流母线中注入交流信号,建立直流微电网的频率—有功功率下垂关系,利用全局变量频率改进传统混合下垂控制策略,在解决并联接口变换器间循环功率的同时,实现了混合微电网间功率的精准分配。通过仿真,验证了所提方法的可行性与有效性。     

交直流混合微电网中双向变换器改进下垂控制研究

提出1种利用直流侧功率量进行控制的交直流混合微电网双向变换器改进下垂控制策略,该控制策略能在整流、逆变、空闲模式自主平滑切换。改进下垂控制策略满足孤岛和并网2种运行模式,省去了多种控制策略切换。利用直流侧功率量控制避免了归一化运算,减少了由于直流母线电压和交流频率小范围波动引起的电力电子器件频繁动作。仿真结果表明,该控制策略可将直流母线电压和交流频率维持在额定值附近,保证交直流混合微电网稳定运行,提高系统可靠性。     

交直流混合微电网互联变换器功率流动的柔性控制策略

针对交直流混合微电网系统间功率动态平衡以及分布式电源利用率不高的问题,提出一种适用于混合微电网互联变换器功率流动的柔性控制策略,所提策略无需通信且可灵活分配功率。首先,对交流子微电网与直流子微电网所连分布式电源采用的下垂控制方式进行详细的分析。然后,针对互联变换器需维持交流微电网侧频率与直流母线电压的稳定以及功率双向传输的特点,对混合微电网交直流接口的虚拟惯性进行分析,推导出交流频率与直流电压之间的线性耦合关系,以实现交直流两侧功率的相互支撑。最后,在DIgSILENT软件上建立典型的交直流混合微电网模型,验证了所提互联变换器功率控制方法的有效性。仿真结果表明,在离网情况下采用所提控制策略时,互联变换器可较好地维持交直流两侧功率平衡并提升电能质量,充分利用了分布式电源的功率调节能力。     

基于改进功率环的微电网对等控制策略研究

基于传统下垂控制方法存在的不足,同时考虑减小微电网依赖于通信系统,使负荷和分布式电源能够即插即用,提出一种基于改进功率环的微电网对等控制策略。传统的下垂控制方法会造成系统频率和交流母线电压的偏差,针对该问题,引入电压补偿环节和频率补偿环节,构建改进的功率环反馈控制器。利用该控制策略对由2台同容量分布式电源构成的微电网进行仿真分析,并和采用传统下垂控制方法所得结果进行比较,此外,在并网/孤网切换模式和负荷投切模式下,分析该控制策略下的微电网运行特性,仿真结果表明了基于改进功率环的微电网对等控制策略能够有效降低系统频率和交流母线电压的偏差。     

基于有限时间一致性的微电网分层优化策略

微电网优化控制的主要目标是分布式电源以经济最优的状态运行,同时确保系统的频率、电压稳定在额定值。为了克服微电网集中式优化策略的缺陷,本文提出了一种基于有限时间一致性算法的分层优化策略。该策略在下垂控制的基础上,采用多智能体系统的有限时间一致性理论求解系统发电功率最优值,通过调节下垂系数使电源发电功率达到最优值,然后应用多智能体技术引入频率和电压的补偿量以实现系统频率和电压稳定在额定值。最后利用Matlab/Simulink搭建一个4节点微电网系统验证了所提出优化策略的正确性和有效性,收敛时间缩短了近60%。     

基于本地自适应调节的交直流混合微电网全局协调控制

针对交直流混合微电网,提出了一种基于本地自适应调节的微电网全局协调控制策略。对直流子微网内的分布式电源(DG)设计模糊自适应下垂控制,通过自动调节下垂系数消除线路阻抗的影响,实现直流子微电网内部有功功率的精确分配。对交流子微电网内的分布式电源,设计基于同步补偿的改进下垂控制,从而消除线路阻抗的影响,保证有功功率均分的同时实现无功功率均分。在本地调节的基础上,设计计及储能参与的混合微电网全局协调控制策略,消除频率/电压偏差并恢复至额定值,实现交直流子微网间、子微网与储能系统间功率的合理流动和自主分配。与此同时制定功率交换控制规则,以避免不必要的功率交换,降低了功率损耗并延长了储能寿命。运用MATLAB/SimuLink仿真平台,对所设计控制策略的有效性进行验证。     

孤岛模式下的微电网频率的协调控制研究

针对由可再生能源发电系统、常规柴油发电机组和蓄电池储能系统组成的微电网,提出了一种适合微电网在孤岛模式运行时的频率协调控制策略。该策略将系统频率的动态调节过程分为动态支持、下垂控制和无差调频3个层次,对各微电源进行分层协调控制。在该控制策略下,当可再生能源发电功率或负荷大幅波动后,首先蓄电池快速地向系统提供动态支持,分担了柴油发电机的电磁功率,从而抑制了频率初期下降或上升的幅值;扰动初期过后,系统稳态频率先后在微电源的下垂控制和无差调频的作用下完成将一次调频和二次调频的任务。利用DIgSILENT/Power Factory仿真软件研究了微电网在有功扰动下的动态运行特性,仿真结果表明了所提出的控制策略可以在微电源有功出力或者负荷需求变化时,有效地协调控制柴油发电机和蓄电池的有功功率输出,提高了微电网在孤岛模式下的频率性能。     

基于一致性算法的微电网无差调频控制策略

微电网孤岛运行时,采用传统下垂控制策略的微电网频率因其输出功率的变化而偏离额定值,为此,提出一种微电网下垂系数自调节控制策略。微网内各微源由一致性算法获得下垂系数自调节值,实现微电网频率无静差,同时确保有功功率按额定容量分担负荷,在PSCAD中搭建微网模型,并与传统下垂控制仿真结果对比,表明了控制策略的有效性。     

交直流混合微电网接口变换器双向下垂控制

交直流混合微电网中的接口变换器对于系统的稳定运行和功率的协调分配有着重要的作用。提出了一种接口变换器的双向下垂控制方法,分别采用变换器两侧的交流母线频率和直流母线电压对交流、直流微电网的电能需求程度进行衡量,确定变换器传输功率的大小与方向。控制架构中包括直流电压-有功功率和交流频率-有功功率两个下垂环节,并将二者输出之差作为接口变换器的功率参考值。同时,为了减缓下垂控制导致的电压或频率的跌落,在下垂控制基础上设计了恢复控制策略,以提高交直流混合微电网的电能质量和可靠性。这种双向下垂控制可以更精确地协调交流与直流微电网之间的能量传输,实现分布式能源的充分利用。利用DigSILENT软件搭建系统仿真模型,验证了控制方法的正确性。     

基于模糊-下垂控制的光伏直流微电网混合储能功率分配及母线稳压研究

针对离网型光伏直流微电网中光伏输出功率与负载消耗功率不匹配引起的母线电压波动问题,通常采用蓄电池和超级电容相结合的混合储能装置进行补偿,一般通过下垂控制对储能装置进行功率分配,传统下垂控制很难实现下垂系数按照不同频率特性的功率波动进行有效调节,其分配特性还会受线路阻抗等其它因素的影响。文章在传统下垂控制的基础上提出了模糊-下垂控制策略,实时优化下垂系数,平抑系统内部因素所引起的负面影响,实现直流微电网中不平衡功率在蓄电池和超级电容间的合理分配。通过MATLAB/Simulink仿真证明,所提出的模糊-下垂控制策略能够有效实现直流微电网中的功率调节,抑制母线电压的波动,提高了系统的鲁棒性。     

混合微电网交直流母线接口变换器虚拟同步电机控制策略

针对混合微电网交直流母线接口变换器采用下垂控制存在惯性小、阻尼低等问题,提出一种适用于接口变换器的虚拟同步电机控制策略。该控制策略不仅可使交直流母线接口变换器具有下垂控制的稳态特性,而且可使其呈现类似于同步电机的动态频率响应特性,有效提高交直流混合微电网对交流频率及直流电压的抗扰动特性。该文分析混合微电网瞬时功率平衡特性,基于此,提出利用交、直流微电网电源和负荷吞吐特性为交流频率和直流电压提供惯性,并设计相应的控制策略。建立所提控制策略的小信号模型,详细分析转动惯量、阻尼系数、直流下垂系数等关键参数对系统稳定性的影响及有功功率变化时交流频率和直流电压的动态响应,据此给出系统关键控制参数设计方法。最后,分别利用Matlab/Simulink软件和dSPACE实验平台验证所提控制策略的有效性。     

基于PLECS的孤岛微电网分层控制策略设计与仿真

随着新能源发电的不断发展,微电网的市场前景愈发广泛.微电网中的分布式微电源主体数量多、分布范围广,使用下垂控制能够精确分配不同微电源之间的输出功率.然而,通过下垂控制策略控制孤岛交流微电网,会导致母线电压和频率偏移.因此,设计了一种基于下垂控制改进的分层控制策略,以保证母线电压和频率不因下垂控制而偏移给定参考值.然后,利用电力电子仿真软件PLECS搭建了该改进分层控制策略下的微电网模型,并封装为集成模块.该集成模块提供了与其他电力仿真软件或设备兼容的接口.最后将Chroma系列直流电源模拟真实的光伏电池板接入PLECS软件,通过对两种控制策略下的微电网仿真对比,验证了分层控制策略的有效性与PLECS下模块的可扩展性.     

孤立交直流混合微电网双向AC/DC换流器功率控制与电压波动抑制策略

在孤立交直流混合微电网中,对双向AC/DC换流器进行合理控制可以有效实现微网功率的协调分配并提高系统的抗外界干扰能力。将孤立混合微电网中的交流微网和直流微网等效为整合电源,分别给出双向AC/DC换流器交流侧和直流侧的有功功率下垂控制方程,进而提出基于全网功率成比例分配原则的双向AC/DC换流器外环功率控制策略,实现孤立混合微电网的功率平衡和自主分配;同时针对常规比例-积分(proportionalintegral,PI)内环控制无法获得理想的电压动态响应的问题,在对双向AC/DC换流器进行电压波动分析的基础上,提出一种抑制电压波动的双向AC/DC换流器改进内环控制策略,实现换流器电压对参考信号的无静差跟踪,提高下垂控制微电网系统的鲁棒稳定性。仿真结果验证了该控制策略的正确性和有效性。     

面向新能源波动的微电网频率和电压控制策略

在含有分布式电源(DG)的微电网中,传统的下垂控制会导致系统频率、电压出现较大的波动,需要上层的控制环节进一步消除这种偏差。然而在分层控制的框架中,各类控制策略多采用集中式控制,对通信有着较多依赖,使微电网的频率、电压调节和功率的分配具有一定的局限性。为实现分布式控制,依靠对多智能体一致性算法的运用,提出了一种分布式分层控制策略,以维持微电网的额定频率和电压以及实现有功、无功负荷在DG间的灵活分配。最后,通过实验验证了该控制策略的有效性。     

交直流混合微电网群分布式自治经济控制策略

为实现交直流混合微电网群在孤岛状态下的自治经济控制,提出一种基于离散一致性原理的分布式控制策略。该控制策略包含子微网控制与微电网群间控制2个层面。在子微网控制层面,通过在传统经济下垂控制中引入成本、频率、电压及无功分配的二次调整项,实现了子微网的自治稳定与功率经济分配;在微电网群间控制层面,通过构造基于成本微增量偏差值的换流站本地控制策略,并进一步引入基于离散一致性的二次调整项,实现了功率在不同子微网间的经济分配。2层控制策略相互配合,共同实现对交直流混合微电网群的分层–分布式自治经济控制。最后,基于所建交直流混合微电网群模型的仿真结果,验证了所提方法的有效性。     

多子微电网型交直流混合配电系统灵活功率控制与电压抑制策略

为了解决多子微电网型交直流混合配电系统功率分配以及交流子微电网母线电压偏差大的问题,提出一种灵活功率控制与电压抑制策略.首先分别推导了单个交流子微电网频率、直流子微电网电压与公共直流母线电压的关系,然后分析多个交直流子微电网之间的频率与电压关系,并利用此关系对交直流子微电网中储能单元的下垂控制进行改进,实现整个系统的功率互助及分配.另外,对双向AC/DC变换器电流内环控制进行改进,利用扩张状态观测器对扰动电流进行跟踪,并将跟踪得到的扰动电流引入双向AC/DC变换器电流内环中进行补偿消除,以抑制交流子微电网的电压波动.最后,在MATLAB/Simulink仿真平台中建立多子微电网型交直流混合配电系统模型,仿真结果表明所提控制方法可以实现交直流混合配电系统中子微电网间的功率互助,较好地维持交流子微电网母线电压和频率、直流子微电网电压与公共直流母线电压的稳定.     

基于逆变型微电源的低压微电网运行仿真分析

针对以逆变器为接口的微电源和蓄电池储能单元,文章简述了P/Q控制策略,重点分析了蓄电池储能单元的逆变器下垂控制策略,提出了适用于低压系统中的改进的P/V下垂控制策略。该策略加入了功率微分项,减少了功率计算环节所引起的滞后;加入电压和频率偏差的前馈调节,实现电压和频率的再次调节,减小了有差调节所带来的偏差。同时,建立了低压微电网模型。重点仿真了微电网运行模式切换以及孤岛下投切负荷等情况,验证了蓄电池改进下垂控制策略的正确性以及微电网模型运行的稳定性。     

微网分段动态自适应下垂控制策略研究

微电网采用传统下垂控制时,存在着动态调节速度慢、微源功率分配不均、频率电压无法稳定等诸多弊端。为解决以上问题,提出一种分段动态自适应下垂控制策略。通过分段下垂控制增大下垂系数,以提升系统动态响应速度。通过动态下垂控制调节下垂系数,以改善功率分配效果。通过自适应下垂控制平移下垂曲线,以维持频率和电压稳定。对上述控制策略分别进行了仿真和实验,结果验证了分段下垂自适应下垂控制策略的快速性、精确性和稳定性。     

基于NI-PXI的微电网分级控制数模混合仿真方法

针对多电压源型微源组网的独立型微电网,首先提出了基于微源下垂控制的系统分级控制策略:利用微源一级下垂控制,实现组网微源间功率自动分配;利用MGEMS二级控制修正下垂曲线空载频率和电压,提高系统供电质量;利用MGEMS三级控制确定下垂曲线基点功率及斜率,实现系统经济运行。其次设计了基于NIPXI的微源分层控制数模混合仿真平台,实现了基于NI VeriStand的实时建模仿真技术。最后提出了基于NIPXI的微电网分级控制数模混合仿真平台整体方案,并在国家能源大型风电并网系统研发(实验)中心完成系统搭建,开展微电网的分级控制数模混合仿真实验,结果验证了控制策略的有效性。